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丁小平的微积分新思想,为什么要从“模型”说起

作者:科学风向标发布日期:2026-09-15浏览次数: 来源:天地生人

丁小平的微积分新思想,为什么要从“模型”说起

▲科技日报相关报道截图https://www.stdaily.com/web/gdxw/2026-08/14/content_564153.html)

《科技日报》8月14日刊发《我学者微积分原创成果在国际数学家大会上引关注》。报道中,丁小平把自己对现行微积分原理的质疑,进一步追溯到“传统的实数理论没有区分数和量,无法描述现实事物在发展过程中的过渡状态”,并提出新的数—形模型。这里最难理解的一步,不是“新模型是什么”,而是在此之前的问题:数学这么抽象,为什么还要从“模型”角度看它?

要理解这一点,可以先离开微积分,想一想我们熟悉的“地图”。

地图不是城市本身。地图把道路画成线,把地铁站画成点,把不同区域用边界隔开。现实中的道路有宽度、有坡度、有车流,地铁站也不是一个没有大小的点,但为了导航,我们把复杂现实压缩成更简单的表示。地图越简单,越容易使用;太简单,又可能丢掉重要信息。

科学里的模型也是如此。力学把物体处理成“质点”,并不是说世界上真有只有质量而没有大小的物体;工程学把某些材料视为“刚体”,也不意味着现实材料绝不形变。这样的理想化能够让问题变得可计算。只要研究目的和适用范围明确,模型的简化恰恰是科学力量的重要来源。

丁小平的微积分新思想,为什么要从“模型”说起

▲选自康定斯基的《点线面》

数学看上去比物理更纯粹,却同样离不开对基本对象的规定。什么叫“点”?什么叫“数”?什么叫“直线”?什么叫“连续”?这些规定一旦确立,后续定义、定理和推演就沿着它们展开。从这个意义上说,基础数学也存在“选择什么基本对象、怎样规定它们关系”的模型问题。

以往研究中,丁小平把“现行实数体系和点的规定”称为传统数学的数—形模型。他的观点是,实数负责“数”的一面,点负责“形”的一面,由此构成分析数学和几何描述的基础。他进一步认为,这套模型善于描述已经确定下来的数值和位置,却不足以表达“从无到有”“正在形成”的过渡状态,因此在解释微积分中的变化时留下了问题。官方报道则把这一主张概括为:传统实数理论没有区分数和量,无法描述现实事物发展过程中的过渡状态。

这里需要特别提醒读者:这是报道所介绍的研究者主张,不等于数学界已经形成的结论。现代数学对实数连续性、极限、拓扑、测度以及流形等问题已有成熟理论。一个新的数—形模型是否真的比现有体系更有解释力,需要通过严格定义、证明和同行评价来判断。媒体报道的价值,在于把这个问题呈现出来;学术判断仍需要回到理论本身。

那么,为什么从模型角度看数学仍然值得重视?

第一,它能帮助我们区分“现实对象”和“数学对象”。现实中的一根线有粗细,数学直线没有宽度;现实中的一个物体始终处在复杂联系中,数学模型往往只选取少数变量。知道这一点,我们就不会把数学符号误认为现实本身,也更容易理解数学为什么如此强大,同时又为什么总有适用条件。

第二,它能帮助我们看懂数学争论究竟发生在哪一层。很多争论并不是某个公式算错了,而是双方对基本对象怎样规定、哪些性质应当被保留有不同意见。欧氏几何和非欧几何的差异,就不是谁把角度算错了,而是几何体系的基本假设不同。一个基础模型改变,后面的理论结构也可能随之改变。

一个模型完全可以在大量问题上极其成功,同时仍有研究者尝试构造别的模型。经典力学在宏观低速条件下极其有效,相对论出现以后它也没有被扔进垃圾桶,而是被放回更清楚的适用范围。数学模型的比较同样要看:新的模型是否保持旧体系已经取得的可靠成果,又是否在某些问题上提供新的统一解释或新方法。

丁小平的微积分新思想,为什么要从“模型”说起

▲太阳系模型

丁小平把科学模型概括为“简单性和代表性的统一”,并强调任何模型都有代表性,也有失真性。这种关于模型的观点不难理解:没有抽象,科学无法计算;抽象一旦发生,就意味着舍弃了一部分现实细节。对我们而言,真正困难的,是判断哪些舍弃是合理的,哪些舍弃会影响理论所要解决的问题。

回到微积分,这个问题就变得具体起来。微积分研究变化。传统分析用实数、函数、极限等概念精确表达变化率和累积过程。丁小平提出的挑战是:现有表示是否更擅长描述变化“完成后的数值关系”,而没有把变化“正在发生”的过渡环节作为独立对象表达?于是,他尝试引入“Werden(化变)”概念,给过渡状态一个新的数学位置。

这恰恰说明模型讨论的意义:如果一个研究者认为旧理论的困难来自某个公式,他会改公式;如果他认为困难来自更底层的对象规定,就会尝试改模型。改模型的代价显然更大,因为它会牵动大量定义与定理;潜在收益也更大,因为一旦新模型真正成立,可能重新组织很多旧知识。

读《我学者微积分原创成果在国际数学家大会上引关注》,不妨先不急着判断新模型对不对。先理解“为什么会想到改模型”,已经能帮助我们进入报道真正讨论的问题。

数学不是一堆从天而降、永远不能追问的符号。任何形式体系都有基本对象、基本关系和基本规定。研究者当然可以追问这些前提,只是越接近基础,论证责任越重。

从模型看数学,最终训练的是一种科学态度:既尊重成熟理论解决问题的能力,也允许继续追问它的前提;既看到抽象带来的力量,也意识到抽象意味着选择。对基础研究来说,这种对“我们究竟用什么方式描述世界”的追问,本身就是原创思想经常发生的地方。


科技日报报道链接:
https://www.stdaily.com/web/gdxw/2026-08/14/content_564153.html

注:图源网络



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